Излучины русла, их элементы и форма. Классификация излучин

Извилистость характерна для равнинных и полугорных рек, на­ходящихся в стадии врезания или стабильного состояния продоль­ного профиля. Менее характерны излучины для рек в стадии ак­кумуляции. Лучше всего развиты излучины (меандры) у равнин­ных рек с глинистыми или суглинистыми берегами, несущими много наносов.

Рис. 55. Элементы излучин: L — шаг излучины; г — радиус излучины; h — стрела прогиба; В — ширина пояса меандри­рования; 6 — ширина русла

Рис. 56. Формы излучин в плане: А — сегментные; Б — синусоидаль­ные; В — сундучные; Г — омеговидные; Д — заваленные; £ — сложные

Полная излучина (рис. 55) состоит из двух изгибов — колен, в пределах каждого колена различают вершину и крылья изгиба. Проекция излучины на продольную ось долины называется ее ша­гом L. Выделяют также радиус излучины г. Величина, обратная радиусу, называется кривизной изгиба 1/г, а расстояние от верши­ны колена до продольной оси долины — стрелой прогиба h, прост­ранство суши внутри изгиба — шпорой. Удвоенная величина стре­лы прогиба представляет собой ширину пояса меандрирования В. Отношение длины излучины, измеренной по оси русла, к ее проек­ции на продольную ось долины называется коэффициентом изви­листости. В среднем коэффициент извилистости меандрирующих рек равен 1,5, на отдельных участках до 2 и более.

В плане излучины могут иметь различную форму. У равнинных рек чаще всего сегментные излучины, образованные дугами круга (рис. 56, А). Значительно распространены синусоидальные (рис. 56, Б) (преимущественно на полугорных реках) и омеговидные (рис. 56,Г) излучины (на малых равнинных реках). У омеговидных излучин шпора пережата у основания крыльев, где обра­зуется шейка излучины. Реже встречаются сундучные (рис. 56, В) и заваленные (рис. 56, Д) излучины. Нередки сложные излучины (рис. 56, Е), имеющие вторичные изгибы.

Различают также первичные и вторичные излучины. Первичные излучины обусловлены рельефом земной поверхности, на которой заложился водоток. Вторичные излучины формируются в результа­те работы самого водотока.

¹ Если h (стрела прогиба) определяется по оси русла, то ширину пояса меандрирования можно высчитать по следующей зависимости: B=2h+b, где b— ширина русла.

Первичные меандры отличаются от вторичных невыдержанностью размеров радиусов кривизны и вообще неправильностью изгибов водотока. Ярким примером первич­ной излучины может служить Самарская лука на Волге, огибаю­щая Жигулевские горы.

Среди вторичных излучин выделяют три типа: вынужденные, свободные и врезанные.

Вынужденные меандры образуются в результате отклонения русла речного потока каким-либо препятствием: выходом скальных пород на дне долины, конусами выноса боковых притоков и т. п. Для вынужденных меандр характерны невыдержанность размеров и отсутствие закономерностей в их конфигурации и пространственном размещении.

Свободные, или блуждающие, меандры создаются самой рекой среди рыхлых аллювиальных осадков, слагающих пойму реки. Склоны долины и террасы в образовании этих излучин не участвуют. Форма, размеры и динамика свободных излучин обусловлены не случайными причинами, а определяются водностью и режимом реки. Так, радиус кривизны свободных излучин пропорционален ширине русла: r=f(b),a ширина русла, как известно, находите» в прямой зависимости от расхода воды. Существует определенная связь между шириной русла и шагом меандра: величина отноше­ния шага меандра к ширине русла обычно колеблется от 6 до 12. Наблюдения показывают, что у небольших (маловодных) и мед­ленно текущих (равнинных) рек кривизна излучин больше, а ши­рина пояса меандрирования меньше, чем у больших, многоводных: и быстро текущих рек. Таким образом, каждому водотоку присущи определенный, зависящий от водоносности и быстроты течения предельный радиус кривизны излучин и ширина пояса меандриро­вания.

Берега свободных излучин подвергаются деформациям направ­ленного характера и испытывают смещение в продольном и в по­перечном направлениях по отношению к оси долины реки. Скоро­сти смещения излучин находятся в прямой зависимости от расхо­да воды и уклона и в обратной от высоты, берегов и некоторых других факторов. В процессе синхронных перемещений в продольном и поперечном направлениях, значительные изменения может претерпевать форма свободных меандр. Причины таких изменений рассмотрены ниже, при описании формирования поймы.

Врезанные меандры образуются из свободных в результате интенсивной глубинной эрозии. В отличие от свободных меандр шпо­ры врезанных меандр не заливаются в половодье, и в каждую излучину входит выступ коренного склона долины реки или ее надпойменных террас, т. е. излучины долины повторяют излучины русла. Размеры врезанных меандр обычно больше, чем свободных. Они также смещаются вниз по течению и в поперечном к оси до­лины направлении, но скорости этих перемещений «а несколько по­рядков меньше, чем у свободных излучин. Смещение врезанных ме­андр вниз по течению вусловиях прекращения глубинной эрозии может привести к их уничтожению и образованию свободных из­лучин.

Излучины, определяя гидравлическую структуру изгиба потока, играют большую роль в формировании речных долин, и, прежде всего пойм и слагающих их фациальных разностей аллювия.